我国将对小行星进行动能撞击,这是保护地球的重要任务,也是深空探测的重大突破

天下趣闻天天看 2023-04-26 11:18:46

小行星撞击地球,听起来像是科幻电影的情节,但实际上,这是一个真实存在的威胁。联合国已经将小行星撞击地球列为威胁人类生存的二十大灾难之首。那么,我们有没有办法防止这种灾难发生呢?

答案是肯定的。我国已经提出了近地小行星防御的发展蓝图,并计划在2030年实现一次对小行星的动能撞击,2030—2035年间实现推离偏转,而到2045年前初步具备小行星轨道控制能力。这一消息在4月25日举行的首届深空探测(天都)国际会议上公布,引起了国内外的广泛关注。

近地小行星是指轨道距离太阳在0.983至1.3个天文单位之间的小行星,其中一部分会与地球轨道相交或接近,有可能与地球发生碰撞。根据美国航空航天局(NASA)的数据,目前已知的近地小行星数量超过2.6万颗,其中约2000颗直径超过1公里,约1000颗直径超过140米。

如果一颗直径超过1公里的小行星撞击地球,将会造成全球性的灾难。例如,6500万年前,一颗直径约10公里的小行星撞击在如今的墨西哥湾附近,爆炸当量约100万亿吨TNT,这被认为很有可能是造成恐龙灭绝的直接原因。

即使是一颗直径几十米的小行星撞击地球,也会造成局部性的灾难。例如,1908年的通古斯大爆炸,一颗直径约50米的小天体撞击地球,爆炸当量约2千万吨TNT,造成2150平方公里的森林被铲平。2013年,一颗直径约18米的小天体撞击地球,爆炸当量约50万吨TNT,此次事件在俄罗斯车里雅宾斯克造成大约1500人受伤,3000栋房屋受损。

而且,这些已知的近地小行星还只是冰山一角,大量可能危及地球安全的近地小行星还隐匿于茫茫的太空之中。因此,及时发现、监测、预警和防御近地小行星撞击地球事件,是保护地球和人类安全的重要任务。

我国对近地小行星防御工作高度重视,并制定了相关的发展规划和技术路线。中国深空探测实验室系统研究院院长陈琦介绍称:

在2030年前实现一次对小行星的动能撞击,即利用一颗探测器高速撞击小行星,改变其轨道和速度,从而降低其对地球的威胁。这种方法是目前最成熟、最有效的防御手段之一,也是美国NASA计划在2022年执行的“双小行星回归”(DART)任务的核心内容。

在2030—2035年间实现推离偏转,即利用一颗探测器与小行星形成引力牵引,或者利用太阳光压、激光烧蚀等方式,对小行星施加持续的推力,使其逐渐偏离原来的轨道,从而避免与地球碰撞。这种方法适用于较大或较远的小行星,需要提前进行干预。

在2045年前初步具备小行星轨道控制能力,即利用多颗探测器对小行星进行精确的轨道测量和分析,根据需要对小行星进行轨道修正或转移,甚至实现小行星的采样返回或资源开发。这种方法是未来深空探测和利用的重要方向,需要突破多项关键技术。

为了实现这些目标,我国已经启动了近地小行星防御首次任务的总体方案研究,并面向全球公开征集方案和规划。陈琦表示,我国已经通过比较直径、半长轴、轨道倾角等参数,初选出了一些备选目标。《环球时报》记者注意到,初选出的2015XF261、2019OV3、2020BD11等十颗小行星中直径最大的为89米,最小的为24.3米。

陈琦介绍称,近地小行星防御可采用撞击加掠飞,撞击加掠飞加伴飞以及伴飞加撞击加伴飞等不同的组合方案,每种方案各有优点。而我国的首次近地小行星防御任务有望实现三大科学目标:

揭示撞击目标动力学演化规律,探测目标小行星的轨道特征。

揭示撞击目标固有特性,探测目标小行星的形状、大小、成分和结构。

揭示撞击动量传递规律,开展地形变化、溅射物分布等墙击效应研究。

此外,在首次任务中,还希望能实现三大工程目标:

形成动能撞击在轨处置能力,突破不确知目标特性下的高速、高精度制导、导航和控制,以及高速动能撞击仿真与试验验证等关键技术。

实现撞击效果高精度观测与评估,探索出地基监测和天基探测联合评估模式和方法。

建设预警与处置决策支持平台,完善近地小行星撞击风险应对组织体系和工作机制,验证撞击风险应对业务化运行模式。

“我们愿意与国际同行开展广泛合作,共同研制并搭载科学载荷,开展全球地面联合观测,共享科学应用数据。”陈琦说。也正是在此次大会上,中国深空探测实验室面向全球发布了近地小行星防御空间处置方案的征集令,征集的内容包括首次任务的名称和标识,针对2030年前首次任务的总体方案,以及展望2030年至2045年,设计3—5次近地小行星防御任务,形成规划设计方案。

“我们的首次方案与后期规划征集要遵循五个目标,首先是安全性,即撞击后不能对地球造成威胁,其次是可达性,目标小行星相对地球距离适中,轨道倾角不大于7°,偏心率不大于0.6,有利于工程实施。此外是可测性,在工程实施前,利用地基现有条件至少有1次观测机会;动能撞击时,国内的望远镜可见,在撞击后,3年间至少有1次观测机会。还要具备时效性,所选目标应该适应2025年—2045年的任务发射窗口。最后是科学性,此次实验必须具有较好科学研究价值。”陈琦说。

我国小行星防御任务不仅是为了保护地球和人类安全,也是为了推动深空探测和利用的发展。通过这一任务,我国将在以下几个方面取得重要的进步和贡献:

提升我国深空探测能力。小行星防御任务涉及多项深空探测的关键技术和难点问题,如高速、高精度的制导、导航和控制技术、高速动能撞击仿真与试验验证技术、地基监测和天基探测联合评估技术等。通过攻克这些技术难题,我国将在深空探测领域取得重要突破,并为未来的月球、火星、小行星等更复杂的深空探测任务奠定坚实的基础。

丰富我国深空探测科学成果。小行星防御任务将为我国提供宝贵的科学数据和资料,揭示小行星的动力学演化规律、固有特性和撞击效应等重要科学问题。这些科学成果将为我国深入认识太阳系的起源和演化、探索太阳系中的生命迹象、评估太阳系中的资源潜力等提供重要的参考和依据。

展示我国深空探测责任担当。小行星防御任务是一项具有全球意义的人类共同事业,关乎地球和人类的安全和福祉。我国积极参与和推动这一事业,表明了我国作为一个负责任的大国,愿意为保护地球家园、维护人类安全贡献中国力量的决心和信心。我国也愿意与国际社会开展广泛合作,共同应对小行星撞击地球的风险,共建普遍安全的地球家园。

我国小行星防御任务是一项具有重要意义和价值的深空探测任务,将为我国在深空探测领域取得新的突破和贡献,也将为保护地球和人类安全发挥重要作用。让我们期待这一任务的成功实施,见证这一历史性的时刻。

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